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密炼机是一种广泛地应用于橡胶工业的混炼设备,胶料在密炼机内的流动直接影响着混炼胶的混炼效果,进而影响橡胶制品的性能。因此胶料在密炼机内的流动一直是广大密炼机研究者、设计者及使用者关心的核心问题。开展密炼机胶料流动的数值模拟研究,不仅可以优化转子设计和密炼工业,还可以减小实验次数,降低开发和使用成本。密炼机在实际使用中,密炼室内并非全部充满胶料,而是存在一个填充系数(β),胶料在密炼室内的部分充满是密炼机胶料流动数值模拟研究的难点和重点,本课题使用流体分析软件—FLUENT成功地建立了胶料在密炼室内的部分充满流动的数值模拟方法,主要研究工作如下：1、基于计算流体力学方法(CFD)和流体体积法(VOF),使用流体分析软件—FLUENT建立了密炼室内胶料流动的二维、等温、非牛顿流体、部分充满的有限元模型,通过对自由界面的数值模拟追踪,分析胶料—空气两相的流动状态。2、建立密炼室内胶料流动的二维、等温、非牛顿流体、全充满的有限元模型,并对胶料的全充满流动和部分充满流动进行对比研究,发现相比较全充满密炼机流场的稳定性、周期性而言,部分充满密炼机的流场流动更加复杂,物料的分散效率更高并且能耗更低。3、探究了三种填充系数(β=0.3、0.7、0.95)条件下的密炼机内的胶料分布,并对三种不同填充条件下的密炼机的混炼性能进行对比研究,综合考虑两相分布图、速度矢量场、剪应力场及能耗可知,当填充70%时,密炼机的混炼效果最好且能耗较低,即密炼机的最佳填充系数为0.7。4、对比研究Banbury和Roller两种转子构型对部分充满密炼机流场的影响,使用混合指数和剪切应力分析评估两种转子的分散混合效率。通过各流场参数的对比可知,尽管依然存在一些混炼性能较差的区域,但是相比于Banbury转子,Roller转子具有更好的混炼效果,更加有利于物料的分散混合。